- Cọc phun quay.
5. T-ờng bêtông cốt thép lắp ghép
Bê tông cốt thép lắp ghép chỉ đ-ợc áp dụng làm t-ờng của cơng trình vào những năm gần đây vì những nguyên nhân sau:
- Đảm bảo chất l-ợng và tính chống thấm của bê tơng;
- Trong điều kiện chế tạo tại nhà máy cho phép đảm bảo chất l-ợng lớp phủ bề mặt của panen tránh phải dùng bê tông phun để sử lý bề mặt nh- bê tông đổ tại chỗ;
- Có thể tạo các khớp nối trong phạm vi bề rộng của hào và đặt các chi tiết chôn sẵn một cách thuận lợi, chính xác;
- Có thể giảm bớt chiều dầy t-ờng, đặc biệt là các cơng trình ngầm khơng sâu (5
7m) thì chiều dầy t-ờng chỉ cần 0,3 0,4m.
Tuy nhiên, việc sử dụng dạng kết cấu này vẫn còn hạn chế do năng lực hạn chế của các nhà máy chế tạo và trọng l-ợng mỗi kết cấu từ 10 30 tấn địi hỏi có thiết bị nâng để chuyển tải và lắp ráp. Chính vì thế mà giá thành của chúng vẫn cao.
Có hai dạng kết cấu lắp ghép của t-ờng (hình 2-53):
- Loại cột - tấm (Hình 2-53a): đ-ợc áp dụng khi t-ờng chịu tải trọng đứng lớn. Tải trọng này do cột có tiết diện chữ T tiếp nhận. Chiều dầy của cột bằng chiều rộng của hào. Những cột này th-ờng chơn sâu xuống đáy hố móng và đến tầng đất chặt có khả năng tiếp nhận tải trọng tính tốn. Giữa các cọc chữ T có đặt các tấm panen phẳng chỉ
chịu tải trọng ngang do đất đẩy vào và hạ đến độ sâu bằng đáy cơng trình ngầm. Các giằng hay neo gia cố cột nh- trên hình vẽ bằng các mũi tên. Loại kết cấu này ứng dụng khi đất chặt ở độ sâu cần thiết, khi mà cọc có thể làm việc hiệu quả nh- những cột.
a) b)
Hình 2-53a: Kết cấu t-ờng trong đất Panen BTCT lắp ghép a) Loại cột tấm; b) Loại tấm phẳng
- Loại tấm phẳng (Hình 2-53b): các panen là các tấm đặt trên suốt chiều sâu thiết kế. Những tấm này tiếp nhận cả tải trọng đứng và tải trọng ngang. Bởi vì khơng thể chế tạo đ-ợc panen có chiều dài lớn nên chúng th-ờng có chiều dài 10 12m và rộng 1,5
3m, dầy 0,2 0,5m. Tuy nhiên trong những kết cấu này, các mối nối th-ờng khơng
đảm bảo tiếp xúc khít các tấm panen dọc theo mối nối thẳng đứng.
Hình 2-54: Cơng nghệ xây dựng t-ờng trong đất bằng các tấm Panen lắp ghép: a. Đào hào; b. Thay vữa; c. Đặt Panel
Q trình thi cơng t-ờng trong đất từ những cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn nh- sau:
- Xây t-ờng định vị; - Đào hào trong vữa sét;
- Đặt các cấu kiện lắp ghép vào trong hào; - Tồn khối hố các mối nối
Hình 2-56: Kết cấu nối panen bằng khố đặc biệt.
Hình 2-57: Mối nối hở Hình 2-58: Mối nối cứng
- Các Panen nối với nhau bằng các tấm thép hàn vào mặt trong của panen theo quá trình đào đất ở phía trong. Khoảng trống giữa các panen và khơng gian sau t-ờng đ-ợc lấp đầy bằng vữa xi măng cát mác 300. Sau đó có thể phun bê tơng lên bề mặt mối nối (hình 2-57);
- Mối nối cứng: đ-a vào mối nối các panen theo mặt ngồi một khố bằng thép góc. Sau khi hàn xong rải rác theo biên trong của các panen và chèn đầy khoảng trống thì tạo đ-ợc mối nối cứng đảm bảo độ bền đồng nhất của t-ờng (hình 2-58).
Câu hỏi ơn tập ch-ơng 2
Cõu 1. So sỏnh phương phỏp thi cụng hào tường thẳng đứng cú khoảng hở và khụng cú khoảng hở.
Cõu 2. Chọn phương phỏp thi cụng CTN gần mặt đất mà yờu cầu cần hoàn trả mặt bằng nhanh? Giải thớch?
Cõu 3. Chọn giải phỏp thi cụng đường hầm bằng phương phỏp lộ thiờn khi thi cụng trong khu vực thành phố.
Cõu 4. Chọn giải phỏp thi cụng đường hầm bằng phương phỏp lộ thiờn trong điều kiện khụng gian mặt bằng rộng (ngoại thành).
Cõu 5. Từ hỡnh vẽ hóy nờu trỡnh tự thi cụng CTN bằng phương phỏp lộ thiờn khi sử dụng hào nghiờng, phạm vi sử dụng nú.
Cõu 6. Từ hỡnh vẽ hóy nờu trỡnh tự thi cụng CTN bằng phương phỏp lộ thiờn theo phương phỏp tường núc trước. Điều kiện ỏp dụng nú.
Cõu 7. Từ hỡnh vẽ hóy nờu trỡnh tự thi cụng tường hào bằng cọc khoan nhồi? Điều kiện sử dụng nú.
Cõu 8. Từ hỡnh vẽ hóy nờu trỡnh tự thi cụng CTN theo phương phỏp bỏn ngầm. Điều kiện ỏp dụng nú.
Cõu 9. Từ hỡnh vẽ hóy nờu trỡnh tự thi cụng CTN bằng phương phỏp lộ thiờn với kết cấu tường thu hồi trong điều kiện lượng nước ngầm lớn.
Cõu 10.Trỡnh bày trỡnh tự cỏc bước thi cụng cụng trỡnh ngầm bằng phương phỏp hạ chỡm.
Cõu 11. Trỡnh bày trỡnh tự cỏc bước thi cụng cụng trỡnh ngầm bằng phương phỏp hạ dần.
Cõu 12. Liệt kờ những đặc trưng khi thi cụng đường hầm trờn biển? Cõu 13. Liệt kờ cỏc sơ đồ thi cụng CTN bằng phương phỏp lộ thiờn.
Ch-ơng 3
THI CễNG CễNG TRèNH NGẦM TIẾT DIỆN LỚN VÀ CỰC LỚN BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGẦM
3.1. Khái niệm chung
Ph-ơng pháp thi công hầm thông th-ờng là ph-ơng pháp xây dựng các khoảng khơng gian ngầm có hình dạng bất kỳ theo một tiến trình mang tính chu kỳ:
1. Đào:Sử dụng ph-ơng pháp khoan nổ mìn hoặc các máy đào hầm ngoại trừ máy
đào toàn tiết diện TBM
2. Xúc chuyển
3. Lắp đặt kết cấu chống nh-:
- Vì chống thép hoặc kết cấu thép trịn tổ hợp (lactice girder) - Neo đá, neo đất
- Bê tông phun hoặc vỏ bê tơng liền khối có hoặc khơng có cốt thép hoặc l-ới thép gia cố.v.v…
Hỡnh 3- 1. Quy trình chung khi thi cơng CTN bằng ph-ơng pháp thông th-ờng 3.2. Cơ sở lựa chọn phương phỏp thi cụng CTN bằng phương phỏp đào ngầm
Cho đến nay có nhiều ph-ơng pháp đào đã đ-ợc phát triển và sử dụng (Hình 9- 2), nhà thầu cần phải thỏa thuận với chủ đầu t- về ph-ơng pháp đào. Các rủi ro khác nhau có thể xuất hiện trong q trình thi cơng. Những rủi ro do biến động điều kiện của khối đất/đá do chủ đầu t- gánh chịu. Nhà thầu phải chịu các rủi ro do ph-ơng pháp thi cơng gây ra, liên quan với việc phân tích, đánh giá khối đất/đá và đề xuất cũng nh- lựa chọn các giải pháp kỹ thuật.
Hỡnh 3- 2. Phân nhóm và cách gọi các ph-ơng pháp thi cơng Phá vỡ đất đá trong
các đ-ờng lò Thơng gió
Đ-a g-ơng vào trạng thái an tồn chuyển đất đá Xúc bốc và vận chuyển đất đá Lắp dựng kết cấu chống tạm, cố định Các công tác phụ khác: thoát n-ớc, chiếu sáng… máy khiên đào SM đào toàn g-ơng đào từng phần g-ơng Ph-ơng pháp thi cơng thơng th-ờng khoan -nổ mìn máy đào xúc, máy xới máy đào lị RH Ph-ơng pháp thi cơng bằng máy máy khoan hầm TBM hở có khiê n Các ph-ơng pháp thi công thi công
Ph-ơng pháp thi cơng bao gồm các cơng việc cơ bản là trình tự đào, chống và xúc chuyển cần đ-ợc bố trí theo chu trình hợp lý. Một ph-ơng pháp đào hợp lý là ph-ơng pháp:
Tạo ra đ-ợc khả năng đào đất/đá kinh tế và liên tục trong toàn bộ dự án; Hạn chế đ-ợc hiện t-ợng giảm bền cho khối đất/đá;
Hạn chế gây chấn động ở mức tối thiểu trong khu vực có dân c-; Hạn chế tối đa tác động đến môi tr-ờng;
Việc lựa chọn ph-ơng pháp thi công bị chi phối bởi các yếu tố sau (ví dụ hình 12-2):
Ph-ơng thức đào cùng với biện pháp bảo vệ thích hợp (nhiều n-ớc tiến hành phân các ph-ơng pháp thi cơng theo các nhóm khác nhau dựa vào ph-ơng thức đào và bảo vệ);
Tiết diện, chiều dài và độ dốc của cơng trình ngầm (đ-ờng hầm);
Khả năng khai đào cũng nh- khả năng mài mòn của đá, liên quan với công cụ đào;
Điều kiện địa chất thủy văn;
Các tham số quan trọng khác nh- tiến độ (tốc độ) đào phải đạt đ-ợc.
Hỡnh 3- 3. Sơ đồ phân tích lựa chọn ph-ơng pháp thi công hợp lý Trong mỗi ph-ơng pháp thi công đ-ợc lựa chọn cần khẳng định rõ:
Ph-ơng pháp hay ph-ơng thức đào; Ph-ơng pháp bảo vệ hay chống tạm;
Ph-ơng pháp thoát n-ớc, chống thấm và ổn định, gia cố;
Loại trang thiết bị, tính đồng bộ và các điều kiện cung ứng kịp thời cho dự án; Ph-ơng thức và công tác quan trắc, đo đạc.
3.3. Các nguyên tắc cơ bản của ph-ơng pháp đào ngầm
Nguyên tắc thứ nhất: Khối đất đá bao quanh CTN đ-ợc coi là bộ phận chịu tải chính giữ ổn định cho CTN sau khi đào. Để làm đ-ợc điều đó cần:
- Giảm thiểu tác động dẫn tới suy giảm các tính chất về độ bền, tính biến dạng của khối đất đá, thậm chí nếu cần phải tăng bền cho khối đất/đá;
- Cho phép khối đá có độ dịch chuyển nhất định để nó có thể huy động khả năng tự mang tải vốn có; Mục tiêu sử dụng Đ-ờng hầm giao thông, cáp... Yếu tố ảnh h-ởng Tiết diện -hình dạng -kích th-ớc Đặc điểm -độ sâu -độ cong -chiều dài Môi tr-ờng -tiếng ồn -chấn động -lún sụt Loại khối đất/đá Khối đá cứng/đá bở rời-đất khơng có n-ớc ngầm có n-ớc ngầm Ph-ơn g pháp đào/thi cơng khoa n nổ mìn má y đào lị máy khiê n đào máy khoa n hầm máy đào xúc , máy xới kích ép ống
- Khơng để khối đá có sự biến dạng dịch chuyển quá mức dẫn tới khối đá rơi vào trạng thái rời rạc mất tính liên kết và trở thành bộ phận gây ra tải trọng tác dụng lên cơng trình.
Nguyên tắc thứ 2: Lựa chọn ph-ơng pháp chống phù hợp nh-: loại hình kết cấu chống (vì thép, neo, bê tơng phun, v.v…), quy trình và thời điểm lắp dựng, độ bền của kết cấu, độ cứng của kết cấu. Để làm đ-ợc điều đó cần:
- Thiết kế kết cấu chống không phải để chống giữ khối đá mà là kiểm soát quá trình biến dạng của khối đá xung quanh CTN.
- Nên sử dụng kết cấu kín (có vịm ng-ợc) để tạo thành vòng vỏ chống có tính truyền lực liên tục và khả năng mang tải cao hơn
- Tạo sự liên kết chặt chẽ giữa vỏ chống và khối đá xung quanh
- Lớp vỏ chống bên trong nên có chiều dày nhỏ làm việc nh- ống mỏng cho phép có biến dạng dịch chuyển cùng với khối đá để trong vỏ chống chủ yếu chỉ xuất hiện lực nén dọc trục, khơng hoặc ít xuất hiện mơmen gây uốn.
- Để tăng khả năng mang tải cho vỏ chống, không nên sử dụng biện pháp tăng chiều dày vỏ chống mà nên sử dụng các biện pháp nh- sử dụng cốt thép gia c-ờng, kết hợp với kết cấu chống khác nh- neo, vì thép, v.v…
Nguyên tắc thứ 3: sử dụng biện pháp quan trắc đánh giá dịch chuyển biến dạng trong khối đá và kết cấu chống, tải trọng tác dụng lên kết cấu, ứng suất tác dụng trong khối đá, kết cấu chống tại cả đ-ờng hầm dẫn tr-ớc lẫn hầm chính. Mục đích là để:
- Đánh giá thời gian tự ổn định không chống làm cơ sở lựa chọn sơ đồ đào phù hợp (trên mặt cắt ngang, mặt cắt dọc)
- Lựa chọn, đánh giá tính phù hợp của giải pháp chống giữ sử dụng (loại kết cấu chống và thời điểm lắp dựng)
- Thiết kế lớp vỏ chống cuối cùng (th-ờng là vỏ bê tông liên khối đổ tại chỗ); quan trắc biểu hiện của đ-ờng hầm trong quá trình sử dụng; đánh giá độ an toàn của đ-ờng hầm
Quy trình thiết kế, thi cơng cơ bản 1 đ-ờng hầm đào bằng ph-ơng pháp thông th-ờng nh- sau:
3.4. Sơ đồ đào hầm bằng phương phỏp ngầm
Việc lựa chọn cũng nh- phát triển các ph-ơng pháp thi cơng trong xây dựng cơng trình ngầm có ý nghĩa đặc biệt. Hiệu quả kinh tế trong xây dựng cơng trình ngầm chịu ảnh h-ởng bởi các yếu tố địa chất, địa chất thủy văn, địa cơ học trong mối t-ơng quan với việc lựa chọn hợp lý các ph-ơng thức sau:
Sơ đồ hay ph-ơng thức đào
Sơ đồ hay ph-ơng thức thi công
Nếu nh- sơ đồ đào phản ánh trình tự hay ph-ơng thức khai đào trên g-ơng đào (hay trên mặt cắt ngang của cơng trình) thì sơ đồ thi cơng biểu thị ph-ơng thức phối
hợp các công tác, kỹ thuật đ-ợc thực hiện dọc theo trục thi cơng của cơng trình ngầm (hay trên mặt cắt dọc của cơng trình).
Do tính chất phức tạp và đa dạng của khối đá bố trí cơng trình nên cho đến nay đã có nhiều ph-ơng pháp hay đúng hơn là ph-ơng thức thi công đ-ợc phát triển. Trong xây dựng các cơng trình ngầm th-ờng nói đến :
Các ph-ơng pháp cổ điển hay kinh điển
Các ph-ơng pháp hiện đại.
Thực tế các ph-ơng pháp hiện đại chỉ là sự cải thiện và hoàn chỉnh theo sự phát triển của kỹ thuật và vật liệu hoặc theo kinh nghiệm đúc rút từ thực tế thi công của các kỹ s-. Chẳng hạn trong thời kỳ đầu các vật liệu đ-ợc sử dụng chủ yếu cho kết cấu chống là gỗ và gạch, đá. Thép và bê tông xuất hiện muộn hơn. Tuy nhiên trên cơ sở các
tài liệu kinh điển cho thấy các nguyên lí xây dựng cơ bản của công nghệ xây dựng cơng trình ngầm ngay nay đã đ-ợc hình thành rất sớm.
Các ph-ơng pháp hay ph-ơng thức cổ điển th-ờng gắn liền với kết cấu cố định là t-ờng xây. Nh-ợc điểm cơ bản của các ph-ơng pháp này thể hiện ở khả năng tiếp xúc với khối đá. Thông th-ờng trong hoặc sau khi thi công t-ờng xây, các khoảng trống giữa khối đá và t-ờng xây phải đ-ợc “lấp đầy” nhiều hay ít bằng vật liệu chủ yếu là vữa bê tông. Công việc này đ-ợc thực thi rất khó khăn trong khoảng khơng gian chật hẹp. Trong thực tế nhiều khi kết cấu chống tạm khơng đ-ợc dỡ bỏ triệt để, hình thành các khoảng trống sau kết cấu cố định. Các khoảng trống đó có thể tích lũy n-ớc ngầm cùng với các vật liệu bị kéo theo từ các khe nứt và gây ra các tác động phá hoại cơng trình ngầm sau khi xây dựng. Ngoài ra đây cũng là nguyên nhân làm cho khối đá tiếp tục dịch chuyển và tơi rời, tạo nên áp lực đá. Điều này đ-ợc thể hiện qua các giả thuyết tính tốn áp lực vào thời kỳ đó. Khoảng cuối thể kỷ 19, bê tơng đ-ợc sử dụng làm kết cấu bảo vệ và cố định. Cũng nhờ đó các tác động phá hoại do khoảng trống phía nóc phần nào đã đ-ợc loại trừ.
Sự phát triển không ngừng của các trang thiết bị khoan, nổ mìn, xúc bốc, vận chuyển cũng nh- công tác đo đạc, quan trắc đã góp phần rút ngắn thời gian thi cơng cần thiết. Nhờ đó dịch chuyển của khối đá đ-ợc hạn chế. Vì vậy kết cấu bảo vệ cũng giảm đ-ợc kích th-ớc (nhẹ hơn) và chi phí ít hơn.
Với bê tơng phun là vật liệu và kết cấu bảo vệ đã tạo nên một b-ớc tiến bộ mới, hình thành liên kết tồn phần giữa khối đá và kết cấu chống tạm. ảnh h-ởng của yếu tố thời gian, liên quan với sự phát triển của áp lực và thời gian tồn tại ổn định không chống của khối đá, đ-ợc hạn chế một cách cơ bản. Cũng nhờ đó ngay cả trong tr-ờng hợp gặp khối đá xấu vẫn có thể thi cơng đào tồn tiết diện. So với các ph-ơng pháp